【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，具体涉及一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法。
技术介绍
1、随着电子设备向小型化、高性能化和多功能化方向发展，透明电子器件因其独特的光学和电子特性而成为近年来的研究热点，并且广泛应用于显示技术、智能窗户、光电子学等领域。透明电子器件不仅要具备高效的电子传输能力，还必须保持对可见光谱的高透光率，以满足特定应用场景的需求。透明电子器件的设计与制备，尤其是在高电子迁移率晶体管(hemt)技术中的应用，对材料的光电特性、界面特性和器件结构提出了新的挑战。
2、透明半导体材料的选择对于实现高性能的透明电子器件至关重要，氮化镓(gan)作为一种直接带隙半导体材料，满足了可见光范围内透明性的要求，此外氮化镓的高电子饱和速度和击穿电压，使其成为透明电子器件中的关键材料。
3、透明源漏栅电极是实现高性能透明电子器件的关键，其中透明欧姆接触的制备更为关键。透明氮化镓hemt电极材料需要同时具备良好的导电能力以及透明性，研究者们探索了透明导电氧化物(tcos)，如氧化铟锡(ito)和掺杂氧化锌(azo或gzo)，以及二维材料如石墨烯和一维材料金属纳米线。这些材料虽具有导电能力以及透明性，但是难以和氮化镓材料形成良好的欧姆接触，而常规的氮化镓hemt电极金属比如ti/al/ni/au，是不透明的金属叠层，无法应用于透明氮化镓hemt器件中。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：在透明氮化镓异质结外延材料上光刻出源电极7和漏电极9的欧姆接触区域；
5、s2：采用干法刻蚀工艺刻蚀掉步骤s1光刻出的源漏欧姆区域的势垒层5以及部分氮化镓沟道层3，刻蚀至二维电子气(2deg)沟道以下3～50nm，形成欧姆凹槽区域；
6、s3：在步骤s2形成的欧姆凹槽区域淀积常规不透明欧姆接触金属，通过剥离工艺形成源电极7和漏电极9的金属电极；
7、s4：对步骤s1～s3制备的器件进行退火，所述常规不透明欧姆接触金属与氮化镓中的n元素在退火时形成金属氮化物，沟道层3氮化镓材料中产生大量氮空位，在欧姆接触金属周围区域形成n型重掺杂；
8、s5：用酸洗的方法洗去步骤s4退火后的欧姆接触金属；
9、s6：步骤s5酸洗完成后，再次在透明氮化镓异质结外延材料上光刻源电极7和漏电极9的欧姆接触区域；
10、s7：在步骤s6光刻后的欧姆接触区域淀积透明欧姆接触材料，透明欧姆接触材料与步骤s4退火后产生的大量氮空位形成的n型重掺杂的区域及二维电子气沟道接触形成欧姆接触。
11、所述步骤s1中的透明氮化镓异质结外延材料自下而上依次为衬底层1、复合缓冲层2、沟道层3、隔离层4、势垒层5和帽层6；所述沟道层3和势垒层5的材料形成异质结结构，在界面处形成二维电子气，作为hemt的导电沟道。
12、所述衬底层1的材料为蓝宝石或玻璃；
13、所述复合缓冲层2自下而上包括成核层、过渡层、缓冲层，所述成核层材料为氮化铝；所述过渡层材料为铝组分变化的铝镓氮，或者氮化铝/氮化镓超晶格，或者铝镓氮/氮化镓超晶格；所述缓冲层材料为氮化镓或铝镓氮；
14、所述沟道层3的材料为氮化镓或铟镓氮或氮化铝；
15、所述隔离层4的材料为氮化铝；
16、势垒层5的材料为铝镓氮或氮化铝；
17、所述帽层6的材料为氮化镓。
18、所述步骤s2中的干法刻蚀工艺采用icp设备，或rie设备，或ecr设备，进行慢速刻蚀形成倒梯形欧姆接触凹槽区域，刻蚀深度至二维电子气沟道以下约3～50nm。
19、所述步骤s3中，在淀积所述常规不透明欧姆接触金属之前，还包括：酸洗刻蚀凹槽后的源漏欧姆区域，去除氧化层，消除其对欧姆接触电阻的影响。
20、所述步骤s3中的常规不透明欧姆接触金属为常规的氮化镓hemt欧姆金属，所述氮化镓hemt欧姆金属为四层结构，自下而上依次为ti/al/ni/au，或下面三层自下而上依次为si/ti/al金属堆的其他金属，或下面两层自下而上依次为ti/al或ta/al或hf/al金属堆的其他金属。
21、所述步骤s4中的退火工艺是快速热退火，在氮气氛围下，温度350～1000℃，退火时间10s～10min。
22、所述步骤s5中的酸洗工艺是先采用王水洗去上层金属al、ni、au，再用boe溶液洗去底层金属ti。
23、所述步骤s6中光刻包括在样品表面涂覆光刻胶、热板前烘、光刻机曝光、显影液浸泡显示出源电极和漏电极区域。
24、所述步骤s7中的透明欧姆材料是具有导电性的氧化物、石墨烯、纳米金属线透明材料的单个或多个的任意比组合；透明欧姆材料淀积采用磁控溅射工艺或电子束蒸发工艺；再通过剥离工艺形成透明欧姆电极。
25、相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
26、1.在透明氮化镓hemt的制备中，直接淀积透明的导电材料作为源漏电极，在退火工艺后，欧姆接触电阻较大，不能实现良好的欧姆接触，本专利技术提供了一种有效的低欧姆接触阻值的透明氮化镓hemt的制备方法，采用常规不透明欧姆金属退火后在沟道层3中产生的大量氮空位后形成n型重掺杂的区域，再淀积透明导电材料与二维电子气沟道直接接触形成良好的欧姆接触。
27、2.在透明氮化镓hemt的制备中，直接沉积不透明欧姆金属退火后，再淀积透明导电材料，透明电极距离二维电子气沟道还有一定的距离，形成的欧姆接触电阻阻值较大，而本专利技术采用刻蚀欧姆凹槽的方法，缩短了金属半导体表面的势垒宽度，使透明电极与二维电子气沟道直接接触，进一步降低源漏电极的欧姆接触电阻。
28、3.本专利技术提供的制备方法，与常规氮化镓hemt制备工艺兼容，工艺流程简单易于实现，成本较低。
29、综上所述，本专利技术采用常规不透明欧姆金属退火后在沟道层3中产生的大量氮空位后形成n型重掺杂的区域，再淀积透明导电材料与二维电子气沟道直接接触形成良好的欧姆接触，并且采用刻蚀欧姆凹槽的方法，缩短了金属半导体表面的势垒宽度，使透明电极与二维电子气沟道直接接触，进一步降低源漏电极的欧姆接触电阻，同时工艺流程简单易于实现，且成本较低。
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1.一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的透明氮化镓异质结外延材料自下而上依次为衬底层(1)、复合缓冲层(2)、沟道层(3)、隔离层(4)、势垒层(5)和帽层(6)；所述沟道层(3)和势垒层(5)的材料形成异质结结构，在界面处形成二维电子气，作为HEMT的导电沟道。
3.根据权利要求2所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述衬底层(1)的材料为蓝宝石或玻璃；
4.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的干法刻蚀工艺采用ICP设备，或RIE设备，或ECR设备，进行慢速刻蚀形成倒梯形欧姆接触凹槽区域，刻蚀深度至二维电子气沟道以下约3～50nm。
5.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在淀积所述常规不透明欧姆接触金属之前，还包括：酸洗刻蚀凹槽后的源漏欧姆区域
6.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的常规不透明欧姆接触金属为常规的氮化镓HEMT欧姆金属，所述氮化镓HEMT欧姆金属为四层结构，自下而上依次为Ti/Al/Ni/Au，或下面三层自下而上依次为Si/Ti/Al金属堆的其他金属，或下面两层自下而上依次为Ti/Al或Ta/Al或Hf/Al金属堆的其他金属。
7.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的退火工艺是快速热退火，在氮气氛围下，温度350～1000℃，退火时间10s～10min。
8.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的酸洗工艺是先采用王水洗去上层金属Al、Ni、Au，再用BOE溶液洗去底层金属Ti。
9.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中光刻包括在样品表面涂覆光刻胶、热板前烘、光刻机曝光、显影液浸泡显示出源电极和漏电极区域。
10.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓HEMT中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中的透明欧姆材料是具有导电性的氧化物、石墨烯、纳米金属线透明材料的单个或多个的任意比组合；透明欧姆材料淀积采用磁控溅射工艺或电子束蒸发工艺；再通过剥离工艺形成透明欧姆电极。
...【技术特征摘要】
1.一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的透明氮化镓异质结外延材料自下而上依次为衬底层(1)、复合缓冲层(2)、沟道层(3)、隔离层(4)、势垒层(5)和帽层(6)；所述沟道层(3)和势垒层(5)的材料形成异质结结构，在界面处形成二维电子气，作为hemt的导电沟道。
3.根据权利要求2所述的一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述衬底层(1)的材料为蓝宝石或玻璃；
4.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的干法刻蚀工艺采用icp设备，或rie设备，或ecr设备，进行慢速刻蚀形成倒梯形欧姆接触凹槽区域，刻蚀深度至二维电子气沟道以下约3～50nm。
5.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，在淀积所述常规不透明欧姆接触金属之前，还包括：酸洗刻蚀凹槽后的源漏欧姆区域，去除氧化层，消除其对欧姆接触电阻的影响。
6.根据权利要求1所述的一种透明氮化镓hemt中欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛佩玉，刘志宏，罗诗文，何佳琦，周瑾，侯松岩，张金风，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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